Наноразмерные дефекты на поверхности монокристаллов Al2O3 и MgO, вызванные тяжелыми ионами высоких энергий
Диссертация
V. Рассмотрены вероятные механизмы формирования наноразмерных структур в виде хиллоков на поверхности А1203 и MgO. Показано, что пороговая плотность ионизации, начиная с которой происходит образование хиллоков на поверхности, коррелирует со степенью ионности в межатомном взаимодействии монокристаллов оксидов. Предполагается, что механические напряжения, следствием которых является пластическая… Читать ещё >
Список литературы
- Лейман К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образованиеэлементарных дефектов -Атомиздат, Москва, 1979, 296 с.
- Ziegler J.F., Biersak J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids -Pergamon Press, New York, 1985.
- Скуратов В.А. Вклад ядерных реакций в образование радиационных дефектов тяжелыми ионами В сб.: Конференция молодых ученых и специалистов Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, 1986, Р13,15−86−413, Дубна, 1986, с.32−39.
- Toulemonde М. Nanometric phase transformation of oxide materials under GeV energy heavy ion irradiation Nucl. Instr. Meth., 1999, В156, p. 1−11.
- Митерев A. M. Теоретические представления о формировании и эволюции треков заряженных частиц. УФН, т. 172, № 10 2002, с. 1131−1164.
- Fleischer R. L., Price Р. В., Walker R. M. The Ion Explosion Spike Mechanism for formation of Charged Particle Tracks in Solids. -J. Appl. Phys., 1965, 36, p. 36 453 654.
- Гангрский Ю. П., Марков Б. Н., Перелыгин В. П. Регистрация и спектрометрия осколков деления. М.: Энергоатомиздат, 1992, -312 с.
- Флейшер Р. Л., Прайс П. Б., Уокер Р. М. Треки заряженных частиц в твердых телах. Принципы и приложения. В 3-х ч. Ч. 1. Методы исследования треков. -М.: Энергоатомиздат, 1981, -152 с.
- Ritchic G. G., Claussen С. A core plasma model of charged particle track formation in insulators. Nucl. Instr. Meth., 1982, 198, p. 133−138.
- Ю.Баранов И. А., Мартыненко Ю. В., Цепелевич С. О., Явлинский Ю. Н. Неупругое распыление твердых тел ионами УФН, 1988, т. 156, в. 3, с. 477−511.
- Калиниченко А. И., Лазурик В. Т. Акустические импульсы, порождаемые осколками деления и быстрыми нейтронами в веществе. В сб.: Радиационная акустика, отв. ред. Л. М. Лямшев, М., Наука, 1987, с. 27−35.
- Гегузин Я. Е., Каганов М. И., Лифшиц И. М., Влияние длины свободного пробега электронов на образование трека вокруг траектории заряженных частиц в металле ФТТ, 1973, т. 15, в. 8, с. 2425−2428.
- Yavlinslcii Yu. N. Track formation in amorphous metals under swift heavy ion bombardment. Nucl. Instr. Meth. B, 1998, v. 146, p. 142−146.
- Szenes G. General features of latent track formation in magnetic insulators irradiated with swift heavy ions. Phys. Rev. B, 1995, v. 51, p. 8026−8029.
- Szenes G. Ion-velocity-dependent track formation in yttrium iron garnet: A thermal spike analysis. Phys. Rev. B, 1995, v. 52, p. 6154−6157.
- Szenes G. Formation of columnar defects in high-Tc superconductors by swift heavy ions Phys. Rev. B, 1996, v. 54, pp 12 458−12 463
- Szenes G. Amorphous tracks in insulators induced by monoatomic and cluster ions -Phys. Rev. B, 1999, v. 60, p. 3140−3147.
- Szenes G. Analysis of tracks induced by cluster ions in CaF2. Phys. Rev. B, 2000, Vol.61, p. 14 267−14 270.
- Szenes G., Paszti F., Peter A., Popov A. I. Tracks induced in Tc02 by heavy ions at low velocities. Nucl. Instr. Meth., 2000, В 166−167, p. 949−953
- Szenes G. Formation of amorphous latent tracks in mica. Nucl. Instr. Meth., 1996, В 107, p.146−149.
- Szenes G. Thermal spike model of amorphous track formation in insulators irradiated by swift heavy ions. Nucl. Instr. Meth., 1996, В 116, p. 141−144
- Szenes G. Amorphous track formation in Si02. Nucl. Instr. Meth., 1997, В 122, p. 530−533.
- Szenes G. The anisotropic growth in amorphous materials and the latent tracks formation induced by energetic ion bombardment. Nucl. Instr. Meth., 1996, В 107, pp.150−154.
- Szenes G. Monoatomic and cluster ion irradiation induced amorphous tracks in yttrium iron garnet. Nucl. Instr. Meth., 1998, В 146, p. 420−425.
- Szenes G. Information provided by thermal spike analysis on the microscopic processes of track formation. Nucl. Instr. Meth., 2002, В 191, p. 54−58.
- Szenes G. Mixing of nuclear and electronic stopping powers in the formation of surface tracks on mica by fullerene impact. Nucl. Instr. Meth., 2002, В 191, p. 2731.
- Toulemonde M., Dufour Ch., Meftah A., Paumier E. Transient thermal processes in heavy ion irradiation of crystalline inorganic insulators. Nucl. Instr. Meth., 2000, B166−167, p. 903−912.
- Metfah A., Brisard F., Constantini J. M., Dooryhee E., Hage -Ali M., Hervieu M., Stoquert J. P., Studer F., Toulemonde M. Track formation in SiC>2 quartz and the thermal spike mechanism Phys. Rev. B, 1994, v. 49, p. 12 457−12 463.
- Toulemonde M., Paumier E., Dufour Ch. Thermal spike model in the electronic stopping power regime. Radiat. Eff., 1993, v. 56, p. 201−206.
- Wang Z. G., Dufour Ch., Paumier E., Toulemonde M. The Se sensitivity of metals under swift-heavy-ion irradiation: a transient thermal process. J. Phys. Condens. Matter, 1994, v. 6, p. 6733−6750.
- Metfah A., Djebara M., Stoquert J. P., Studer F., Toulemonde M. Electronic stopping power threshold of sputtering in yttrium iron garnet. Nucl. Instr. Meth, 1996, B107, p. 242−245.
- Toulemonde M., Dufour Ch., Paumier E., Transient thermal process after a high-energy heavy-ion irradiation of amorphous metals and semiconductors. Phys. Rev. B, 1992, v. 46, No. 22, p. 14 362−14 369.
- Явлинский IO. H. Релаксация электронного возбуждения в диэлектриках при облучении быстрыми многозарядными ионами. В сб.: Матер. 15-й Межд. конф. «Взаимодействие ионов с поверхностью», 2001, т. 1, с. 406−409.
- Гольданский В. И., Ланцбург Е. Я., Ямпольский П. А. О гидродинамическом эффекте при прохождении осколков деления через конденсированное вещество. Письма в ЖЭТФ, 1975, т. 21, с. 365−366.
- Vorobyova I. V. Three kinds of high-energy Pb ion tracks on the LiF crystal surface at grazing angles of incidence. Nucl. Instr. Meth., 2002, B198, p. 119−128.
- Vorobyova I. V., Kopniczky J. Track formation on LiF single crystal surface induced by high-energy Xe ions. Nucl. Instr. Meth., 2003, В 211 p. 374−382.
- Thompson D. A. High density cascade effects. Radiat. Eff., 1981, 56, p. 105−108.
- Fast Transport of Fission Energy through Shock Waves.- ITU Activity Report 2001 (EUR20252), p. 10−11.
- Aumayr F., Burgdorfer J., Hayderer G., Varga P., Winter H. P. Evidence against the «Coulomb Explosion» Model for Desorption from Insulator Surfaces by Slow Highly Charged Ions. Physica Scripta, 1999, v. T80, pp. 240−242.
- Jollet F., Duraud J. P., Noguera C., Dooryhee E., Langevun Y. Surface modifications of crystalline Si02 and A1203 induced by energetic heavy ions. Nucl. Instr. Meth. B, 1990, 46, p. 125−126.
- Canut В., Ramos S. M. M., Thevenard P., Moncoffre N., Benyagoub A., Marest G., Metfah A. High-energy heavy ion irradiation effects in a-Al203. Nucl. Nucl. Instr. Meth, 1993, В 80/81, p. 1114−1118.
- Canut B, Benyagoub A, Marest G, Metfah A, Moncoffre N, Ramos S. M. M, Studer F, Thevenard P, Toulemonde M. Swift-uranium-ion-induced damage in sapphire. Phys. Rev. B, 1995, v. 51, N18, p. 12 194.
- Ramos S.M.M., Bonardi N, Canut B. Latent tracks in sapphire induced by 20-MeVfullerene beams. Phys. Rev. B, 1998, v. 57, N1, p. 189−193.
- Ramos S. M. M, Bonardi N, Canut B, Bouffard S, Della-Negra S. Damage creation in a- A1203 by MeV fullerene impacts. Nucl. Instr. Meth, 1998, B143, p. 319−332.
- Muller A, Neumann R, Swartz K, Trautmann C. Scanning probe microscopy of heavy-ion tracks in lithium fluoride. Nucl. Instr. Meth, 1998, B146, p. 393−398.
- Trautmann C, Swartz K, Constantini J. M, Steckenreiter T, Toulemonde M. Radiation effects in lithium fluoride induced by heavy ions. Nucl. Instr. Meth, 1998, B146, p. 367−378.
- Swartz K, Trautmann C, Steckenreiter T, Geiss O, Kramer M. Damage and track morphology in LiF crystals irradiated by GeV ions. Phys. Rev. B, 1998, v. 58, No. 17, p. 11 232−11 240.
- Schwartz К., Trautmann С., Neumann R. Electronic excitations and heavy-ion-induced processes in ionic crystals. Nucl. Instr. Meth., 2003, B209, p. 73−84.
- Thevenard P., Dupin J. P., Vu Thien Binh, Purcell S. Т., Semet V., Guillot D. Electron emission devices formed by energetic cluster impacts on ТЮ2 rutile. -Nucl. Instr. Meth., 2000, В166−167, p. 788−792.
- Colin J., Lesueur D., Grilhe J. Free-surface deformation of irradiated solids -Philosophical Magazine A, 2001, v. 81, No. 4, p. 857−866.
- Girard J.C., Michel A., Tromas C., Jaouen C., Della-Negra S. Track formation in amorphous Fe0 55Zro45 alloys irradiated by MeV Сбо ions: influence of intrinsic stress on induced surface deformations. Nucl. Instr. Meth., 2003, В 209, p. 85−92.
- Акиньшин Д.В., Дидык А. Ю., Скуратов B.A. Люминесценция кристаллов под действием тяжелых ионов с энергией 1 МэВ/а.е.м. Краткие сообщения ОИЯИ N 906, Дубна, 1989, с. 48−55.
- Bining G., Rohrer H. Scanning Tunneling Microscope. US Patent 4,343,993 Aug. 10, 1982. Filed: Sep. 12, 1980.
- Binnig G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett., 1986, 56 (9), p. 930−933.
- Ducker W.A., Cook R.F., Clarke D.R. Force measurement using an AC atomic force microscope. J. Appl. Phys., 1990, 67 (9), c. 4045−4052.
- Ueyama H., Ohta M., Sugawara Y., Morita S. Atomically resolved InP (l 10) surface observed with noncontact ultrahigh vacuum atomic force microscope. -Jpn. J. Appl. Phys. 1995, v. 34, p. 1086−1088.
- Griffith J.E., Grigg D.A. Dimensional metrology with scanning probe microscopes/ J. Appl. Phys., 1993, 74, R83-R109.
- Markiewicz P., Goh M.C. Atomic force microscopy probe tip visualization and improvement of images using a simple deconvolution procedure. Langmuir, 1994, v. 10, p. 5−7.
- Williams P.M., Shakesheff K.M., Davies M.C., Jackson D.E., Roberts C.J., Tendler S.J.B. Blind Reconstruction of scanning probe image data. J. Vac. Sci. Technol. B, 1996, v. 15, p. 1557−1562.
- Xu S., Arnsdorf M.F. Calibration of the scanning (atomic) force microscope with gold particles/ J. Microsc., 1994, v. 173, p. 199−210.
- Villarrubia J.S. Algorithms for scanned probe microscope image simulation, surface reconstruction, and tip estimation. J. Res. Natl. Inst. Stand. & Technol., 1997, 102(4), p. 425−453.
- Skuratov V. A., Zagorski D. L., Efimov A. E., ICluev V. A., Toporov Yu. P., Mchedlishvili В. V. Swift heavy ion irradiation effect on the surface of sapphire single crystals. Radiation Measurements, 2001, v. 34/1−6, p. 571−576.
- Скуратов В. А., Ефимов A.E., Загорский Д. Л. Модификация поверхности А1203 высокоэнергетическими ионами висмута. ФТТ, 2002, т. 44, вып. 1, с. 165−169.
- Skuratov V.A., Nagy P., Efimov A.E., Havancsak К. Surface response of A1203 single crystals on hundred MeV heavy ion irradiation. Abstracts of EuNITT Workshop on Ion Track Technology, Feb. 25−26, 2002 Caen, France, p. 24.
- Skuratov V.A., Zinkle S.J., Efimov A.E., Havancsak K. Swift heavy ion-induced modification of A1203 and MgO surfaces. Nucl. Instr. Meth. 2003, В 203, p. 136 140.
- Thibaudau F., Cousty J., Balanzat E., Bouffard S. Atomic-force-microscopy observations of tracks induced by swift Kr ions in mica. Phys. Rev. Lett., 1991, 67, p. 1582.
- Ackermann J., Angert N., Neumann R., Trautmann C., Dischner M., Hagen Т., Sedlacek M. Ion track diameters in mica studied with scanning force microscopy -Nucl. Instr. Meth., 1996, В 107, p. 181 184.
- Muller C., Granney M., El-Said A., Ishikawa N., Iwase A., Lang M., Neumann R. Ion tracks on LiF2 and CaF2 single crystals characterized by scanning force microscopy .-Nucl. Instr. Meth., 2002, В 191, p. 246 250.
- Dobeli M., Ames F., Musil C. R., Scandella L., Suter M., Synal H. A. Surface tracks by MeV C6o impacts on mica and PMMA. Nucl. Instr. Meth., 1998, В 143, p. 503 -512.
- Khalfaoui N., Rotam C.C., Bouffard S., Jacquet E., Lebius H., Toulemonde M. Study of swift heavy ion tracks on crystalline quartz surfaces. Nucl. Instr. Meth., 2003, В 209, p. 165−169.
- Itoh N., Stoneham A. M. Excitonic model of track registration of energetic heavy ions in insulators. Nucl. Instr. Meth., 1998, B146, p. 362−366.
- Zinkle S. J., Skuratov V. A. Track formation and dislocation loop interaction in spinel irradiated with swift heavy ions. Nucl. Instr. Meth., 1998, В 141, p.737−746.
- Caulfield K.J., Cooper R., and Boas J. F. Threshold for displacement defect production in electron-irradiated alumina. J. Nucl. Mater. 184, 1991, p. 150−151.
- Caulfield K. J., Cooper R., Boas J. F. Luminescence from electron-irradiated sapphire. Phys. Rev. B, 1993, v. 47, p. 55−61
- EerNisse E.P., Picraux S.T., Role of integrated lateral stress in surface deformation of He-implanted surfaces.- J. Appl. Phys., 1977, N1, v. 48, p. 10−17.
- Волков A.A., Калин Б. А., Конопленко В. П. Напряженное состояние в поверхностном слое материала, облученного ионами гелия.- Поверхность. Физика, химия, механика. 1986, т.1, с. 112−116.
- EerNisse E. P., Compaction of ion-implanted fused silica.- J. Appl. Phys., 1974, N1., v. 45, p. 167−174.
- Arnold G.W., Kreft G.B., and Norris C.B. Atomic displacement and ionization effects on the optical absorption and structural properties of ion-implanted AI2O3.-Appl. Phys. Lett., 1974, v. 25, p. 540−542
- Рубин и сапфир, отв. ред. Беляев JI. М. М.: Наука, 1974, — 236 с.
- Zinkle S.J., Skuratov V.A., Hoelzer D.T. On the conflicting roles of ionizing radiation in ceramics. Nucl. Instr. Meth. 2002, В 191,1−4, p. 758−766.
- Wang Z. G., Dufour Ch., Cabeau В., Dural J., Fuchs G., Paumier E., Pawlak F., Toulemonde M., Velocity effect on the damage creation in metals in electronic stopping power regime. Nucl. Instr. Meth. 1996, В 107, p. 175−180.
- Metfah A., Brisard F., Constantini J. M., Hage-Ali M., Stoquert J. P., Studer F., Toulemonde M. Swift heavy ions in magnetic insulators: A damage-cross-section velocity effect. Phys. Rev. B, 1993, v. 48, No. 2, p. 920−925.
- Dufour C., Stoquert J. P., Toulemonde M. A code for transient thermal processes in insulators. Abstracts of EuNITT Workshop on Ion Track Technology, February 2526, 2002 Caen, France, p. 46.
- Yavlinskii Yu. N. Electron exitation in wide-gap single crystal insulators under swift heavy-ion irradiation.- Nucl. Instr. Meth., 2000, B166−167, p. 35−39.
- Valbis J., Itoh N. Electronic excitations, luminescence and lattice defect formation in a-Al203 crystals. Radiat. Eff., 1991, v. 166, p. 171−189.
- Itoh N. Self-trapped exciton model of heavy ion track registration.- Nucl. Instr. Meth., 1996, BI 16, p. 33−36.
- Kambara Т., Kageyama K., Kanai Y., Kojima T.M., Nanai Y., Yoneda A., Yamazaki Y. Elastic wave from fast heavy ion irradiation in solids. Nucl. Instr. Meth., 2002, В 193, p.371−375.
- Kambara Т., Kanai Y., Kojima T.M., Nakai Y., Yoneda A., Kageyama K., Yamazaki Y. Acoustic emission from fast heavy ion irradiation in solids Nucl. Instr. Meth., 2002, В 164−165, p. 415−419.
- Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978, 792 с.
- Ботаки А.А., Воробьев А. А., Ульянов B.JL- Радиационная физика ионных кристаллов. М., Атомиздат, 1980, — 207 с.